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離子注入工藝的設計與計算簡介

電子工程師 ? 來源:芯片工藝技術(shù) ? 作者:芯片工藝技術(shù) ? 2020-11-20 10:03 ? 次閱讀

介紹工藝之前,我們先聊一下昨天一個朋友提到的日本日新的離子注入設備。日本日新是全球3大離子注入設備商之一。

1973年的時候,該公司就開始做離子注入的工藝設備。

目前的主要業(yè)務設備如上表。詳細的可以去它主頁了解。

重點介紹激光領(lǐng)域用到的一款設備:

主要是注入H離子用的,可以達到400KeV的H+離子注入。

主頁:http://www.nissin-ion.co.jp/en/sitemap.html

2016年,日本日新離子機株式會社與揚州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)簽訂了合作協(xié)議。日新株式會社將在揚州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)投資興建離子注入機設備生產(chǎn)廠。

離子注入工藝參數(shù)

00

離子注入就像上圖一樣,把離子砸到晶圓中。涉及到使用的力度、數(shù)量、角度,砸進去的深度等。

或許大家看注入機設備規(guī)格的時候,會注意到在討論能量范圍的時候,KeV注明是單電荷。

我們知道擴散源以原子的形態(tài)被打入等離子發(fā)生室內(nèi),其核外電子被電離游走掉,有的原子被電離掉一個電子、有的兩個、甚至3個,電離出來的電阻越多,需要的能力越大。因此在一鍋Plasma中,一價的離子是最多的。

一般的離子注入機都有電荷的能力,原理大家可以想象高中學的什么庫侖作用力吧,帶的電荷不同,電磁場中獲得的動量不同。設備可以選擇工藝需要的價態(tài)離子進行注入。

如果單電荷可以做到400KeV的能量的話,對應3+離子可以做到1200KeV,可以直接倍速關(guān)系。

離子注入的關(guān)鍵工藝是如何控制摻雜劑量、注入深度等。

例如上圖As注入到Si晶格中,As離子進入硅之后,不斷和硅原子碰撞,逐步損失能量,最后停下來,停下來的位置是隨機的,大部分不在晶格上的,也就沒有電活性。

1963年Lindhard,Scharff 和 Schiott首先確立了注入離子在靶內(nèi)的分布理論。簡稱LSS理論。

LSS理論就是討論離子是靶內(nèi)是如何停下來的,靠靶的原子核或者核外電子。再給他們二位起個名字叫阻止本領(lǐng)。

https://wenku.baidu.com/view/5935cde8970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed43c.html更詳細的知識可以看文庫文件。

如果我們只知道需要摻雜的劑量,和離子能量,如何計算注入離子在靶材中的濃度和深度

例如一個140KeV的B+離子,注入150mm的6寸硅片上,注入劑量Q=5*1014/cm2,襯底濃度2*1016/cm3.

估算注入離子的投影射程,標準偏差、峰值濃度、結(jié)深。

如果注入時間1分鐘,估算所需束流。

另外注入到其他襯底材料的時候,同樣的離子,和硅單晶比的話,晶格常數(shù)越大的,越容易注入,晶格常數(shù)越小,越難注入。就好比往雞蛋籃子里面丟沙子一樣的道理,縫隙越大越容易塞進去。

不過不同注入能力的離子注入設備,價格也相差不少呢,比如第三代半導體這種,也要上千W,一臺設備也要占地大幾十平的房間,真是燒錢的老母雞,就是不知道能不能下金蛋。

責任編輯:xj

原文標題:離子注入工藝的設計與計算

文章出處:【微信公眾號:芯片工藝技術(shù)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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